Dimensionnement boulons pour travail en "cisaillement"

[Anty]

Bonjour,

Je souhaite entrainer un tambour de treuil, tambour qui est boulonné sur un pignon à chaîne.

L'épaisseur de la flasque du tambour est de 6mm, le pignon sera taraudé sur environ 35mm, matière acier S235 pour le tambour et C45 (équivalent XC48 il me semble) pour le pignon.

Ce dernier transmet un couple de 5740Nm au plus important de l'effort, l'entraxe des trous de fixations serait idéalement de 150mm.
La surface d'appui flasque / pignon est de 28338mm2 environ, si cela à une importance ?

Si je regarde cette page : http://fr.wikipedia.org/wiki/Calcul_...adh.C3.A9rence

Ma force à l'axe de l'emplacement des boulons est de 73000N soit F1, avec un coef de 0.18, F2 = 405 555N
Si j'ai 6 boulons, l'effort presseur est de 67 600N

Ensuite sur ce lien, dernier tableau du premier paragraphe: http://fr.wikipedia.org/wiki/Calcul_...ple_de_serrage

Il faudrait donc du M16 en 8.8, si j'ai bien compris ?


Car si je compare avec la méthode vdi du même document : http://fr.wikipedia.org/wiki/Calcul_...thode_VDI_2230

En prenant 73000N / 6 boulons = 12000N par boulon et selon la méthode de détermination pour un travail en cisaillement, je prend dans le tableau la valeur immédiate supérieur puis descend de 5 lignes (voir exemple en dessous du tableau), 16000N, 5 lignes dessous cela donne 160 000N soit M22 en 10.9 ou M24 en 8.8, bref rien à voir avec le résultat précédent..

Si quelqu'un peut m'aider à y voir un peu plus clair ?

Merci beaucoup !

PS: 6mm du côté de la flasque est peut-être trop faible, mais la je saurais encore moins quoi en penser ?
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[Dynamix]

Salut
Faire travailler un boulon en cisaillement , c' est contraire à toutes les règles de la mécanique .
Vu ta description il me semble en fait qu' il s' agit de goujons .

[Anty]

Bonjour,

Oui effectivement, les termes ne sont pas forcément les plus appropriés, mais effectivement les boulons ne sont pas prévu pour travailler en cisaillement.

Pour la différence boulons/goujons, celle ci me semble faible ?

Dans tous les cas, je souhaite bien calculer l'effort presseur et donc les boulons nécessaire pour l'obtenir pour que le frottement des deux éléments suffisent.

Merci

[Jaunin]

Bonjour, Anty,
Vous devriez prévoir deux goupilles pour transmettre le couple et vos boulons pour plaquer votre pignon à chaîne.
Cordialement.
Jaunin__

[A voir en vidéo sur Futura]

[Anty]

Bonjour Jaunin, effectivement c'est une possibilité, cependant en goupille traversante, le maximum admissible serait diamètre 10mm.
Et de la savoir le dimensionnement de ces goupilles, voir pions (un peu à l'idée de pions de centrages, ou clavette) + les boulons ..?

Je vois le dispositif goupille/clavette/pion comme une sécurité, cependant j'aimerais avoir un avis sur les calculs pour les boulons si c'est possible

Cordialement

[Anty]

Bonjour
En pièce jointe une petite mise en plan.

Le pignon est à gauche, double denture, l'alésage diamètre 70 intérieur correspond à une cannelure où se trouve un moteur palier hydraulique.
A droite le tambour (non complet sur le dessin), flasque accolé au pignon épaisseur 6mm, possibilité d'avoir plus.

Les perçages en rouge du pignon sont filetés et correspondraient à l'emplacement des boulons de serrage que je cherche à déterminer (perçages dans la flasque non représentés)

Dernier point, j'ai choisit cette configuration plutôt que boulon côté moteur hydraulique et écrou soudé à l'intérieur du tambour car je n'ai que peu de place entre le moyeu diamètre 140 et la chaine sur la denture, et le passage de la tête d'un boulon ne me permettrait que du diam 12.

La détermination du diamètre et nombre de boulons me permettra de choisir un côté ou l'autre.

Autres données: coupleur moteur hydraulique 5740Nm, vitesse de rotation maximal 160tours/min
Traction du cable (c'est un tambour de treuil) perpendiculaire au tambour, 38000N environ
Entraxe des boulons, environ 150mm

Si vous avez des questions n'hésitez pas

[Anty]

Bonjour,

autre possibilité à laquelle j'ai pensé, insérer des "douilles", description de la pièce jointe:

- en rouge la douille
- soudé sur la flasque du tambour (bleu), voir avec un épaulement (celle du bas)
- filetage représenté en vert
- boulon en marron



Merci d'avance

[Sanglo]

Bonjour,

Une chose me paraît bizarre:
D'habitude un tambour est un ensemble fermé pour une question de rigidité.
Ce qui me semble bizarre c'est que tu parviens à serrer les boulons par l'intérieur du tambour.

Pourquoi ne pas souder des douilles taraudées à l'intérieur du tambour et serrer le pignon par l'extérieur quitte à réduire légèrement le diamètre 140 pour le passage de la tête de vis.

A++

[le_STI]

La logique de votre premier message est la bonne, vous auriez simplement dû intituler le sujet "Transmission d'un couple par adhérence et effort presseur des vis" cela aurait été moins choquant pour les mécaniciens dont je fais partie.

Les vis en M16 classe 8.8 graissées et serrées au couple prescrit feraient effectivement l'affaire (avec une trop légère marge de sécurité) pour la transmission d'un couple pur mais l'utilisation de goupilles ou des douilles que vous avez schématisées seraient préférable.
Attention cependant à garder une longueur d'implantation du filetage d'au moins 20mm. Sans cela les filets du taraudage pourraient être arrachés.

Votre tambour sera-t-il guidé du côté droit ?
Sinon la tension du câble engendrera un couple de basculement du tambour, qui devra être répercuté sur les vis.

[Dynamix]

Oublie les boulons .
On ne peut pas mettre des boulons dans des trous borgnes .
C' est des vis qu' il te faut .
Dans ton montage , il manque deux chose :
_Un centrage entre les deux pièces pour absorber la charge .
_Un dispositif d' entrainement ( Goupilles , clavettes etc. ) pour absorber le couple .

[Anty]

Bonjour et merci de votre intérêt !

Alors, je vous ai représenté la totalité du tambour, qui est en faite composé de deux parties, une "conventionnelle" à gauche, dite de stockage et une seconde à droite, qu'on peut éventuellement comparé à un treuil à cabestan.

Palier semelle tout à gauche, à droite c'est donc le moteur hydraulique qui fait office de palier

Si je suis obligé de serré par l' "intérieur", j'ai pensé à ce que la flasque en rouge sur le schéma soit boulonné (pas représenté) et puisse coulisser sur le tube de la zone de stockage, afin de libérer un espace suffisant pour la mise en place des boulons.

Évidemment s'il est possible de visser par l'extérieur, en fraisant le moyeu de 140 comme proposé pour pouvoir passer la tête du boulon, ce sera beaucoup plus simple et je gagnerais en rigidité dans l'ensemble, mais bon c'est pas le "gros" du problème.

Sur le schéma, j'ai retenu une douille en acier (à définir ?):
- diamètre 20 (je n'ai pas de fraise plus grosse)
- longueur encastré 6mm dans la flasque + 20mm dans le pignon, filetage de 34mm qui débouche + rab pour soudure
- boulon M10 10.9 ?

Par rapport à mes moyens techniques, c'est une solution qui me plait.

Resterait à définir le nombre de douilles nécessaire ? Mais la ... ?

Merci beaucoup

[Dynamix]

Une petite question , juste comme ça ...
Tu comptes tirer 4 tonnes avec ce bricolage ?

[Anty]

Bonjour,

Peux tu me dire ce que tu appelles bricolage ? Parce que je ne vois pas tellement.

Merci

PS: bien sur que c'est du "bricolage" et que cela ne sort pas d'un bureau d'étude et d'une usine, mais ta question n'est pas vraiment la

[Dynamix]

bien sur que c'est du "bricolage" et que cela ne sort pas d'un bureau d'étude et d'une usine,

Visiblement , la conception mécanique n' est pas ton métier .
C' est normal , on ne peut pas être bon en tout . Et pour bricoler , ce n' est pas gênant .
Mais quand il s' agit de soulever une charge de 4 tonnes , je dit : attention danger .
A ta place , je m' en remettrait , par prudence , à une personne de métier .

[le_STI]

Pour ce qui est du vocabulaire à utiliser voici quelques précisions:
Une vis, tout le monde connais : Elle possède généralement une tête et une partie cylindrique filetée sur toute ou partie de sa longueur.
Un boulon est l'ensemble vis + écrou.
Un goujon est une pièce cylindrique filetée aux deux extrémités qui possède généralement une partie centrale lisse. Il est le plus souvent vissé dans un taraudage et un écrou est utilisé pour effectuer le serrage.

[Anty]

Bonjour,

Je peux comprendre ton inquiétude, cependant je suis de ceux qui sont débrouillards (ou qui essaie de l'être !), il en va ainsi
Plus sérieusement, étant forestier, la structure même du tambour ne me pose pas de problème de robustesse, en comparaison avec des outils "fait par des pro" d'une puissance très supérieur.

Je pense donc partir sur le dernier montage présenté, avec la prise en compte de la remarque de Sanglo qui est très juste, donc avec un serrage par l'extérieur qui sera beaucoup plus simple et je gagnerais en rigidité du tambour.
Je vais faire un dessin pour le soumettre à vos critiques.

Merci

Edit: le_STI merci pour ce rappel, il est vrai que je n'utilise pas les bons termes, mes boulons précédents sont à remplacés par vis et merci pour la précision sur les goujons, je tacherais de ne pas l'oublier

[djodjo44]

Bonsoir,


Il faudra faire très attention à la commande du moteur hydraulique. S'il est entrainé par une pompe à débit variable, sa mise en pression/charge sera moins brutale que s'il est entrainé par une pompe à débit fixe et un distributeur. Avec ce dernier montage en essai de matériel, j'ai vu casser des goupilles calculées pour le double du couple à transmettre.

[Anty]

Bonjour,
Merci pour cette précision qui a son importance, dans mon cas mon moteur est entrainé par une pompe à débit variable, donc une vraie progressivité possible.

En P.J. le montage que j'ai en tête.

A l'intérieur écrou frein et rondelle large soudé, vis M10 10.9 longueur 80 filetage sur 26
Douille diamètre 20 perçage à 10 longueur juste inférieur pour pouvoir bien serrer l'ensemble vis / écrou

Et cela fois 8 peut-être ?
Advienne que pourra

[Jaunin]

Bonjour, Anty,
Votre dessin est-il fait à l'aide d'un logiciel de CAO, pour une meilleure lecture du dessin il faut croiser les hachures, sur une pièce toute du même sens puis sur une autre pièce tout dans l'autre sens.
De plus les vis et écrou ne sont jamais coupés, pas de hachure.
Cordialement.
Jaunin__

[Sanglo]

Bonjour,

Une rondelle large, un écrou frein soudé (si c'est un Nylstop le freinage ne tiendre pas au soudage) ... il y a plus simple.
Une douille taraudée soudée sur le flasque.
Pour le freinage une rondelle Grower sous la tête de la vis.

A++

[djodjo44]

Bonjour,

A l'intérieur écrou frein et rondelle large soudé, vis M10 10.9 longueur 80 filetage sur 26
Douille diamètre 20 perçage à 10 longueur juste inférieur pour pouvoir bien serrer l'ensemble vis / écrou

Si la rondelle et l'écrou sont soudés, attention, pour le montage de l'ensemble. Avec les erreurs de tolérances, vu le montage, un perçage à 10 pour des vis de 10 ne peut que rendre le montage plus difficile.
Beaucoup de pièces semblent soudées entre-elles, il y aura déformation, les alignements et perpendicularités papier ne seront plus vrai dans la réalisation.
Il faut en tenir compte dans la détermination des jeux.

[Anty]

Bonjour,

Jaunin je ne connaissais pas ces "règles", je regarderais comment faire pour la prochaine fois, je te remercie.

Sanglo, ta solution est quand même plus simple que la mienne, c'est certain. J'y avais bien pensé, il faut que je me trouve un étiré de 30 dans ce cas

Oui djodjo, heureusement je ne suis pas dans l'aéronautique d'ailleurs Mais c'est vrai que ça peut poser des soucis au montage!

Bon je tiens note de toutes vos remarques et vous remercie !


merci pour toutes vos réponses.